【摘 要】
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清洁能源的使用可以有效地解决能源危机和环境污染所引发的问题,氢能被认为是最有发展前景的清洁能源之一,使用无机半导体光催化剂吸收太阳光分解水制氢被认为是最引人注目和
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清洁能源的使用可以有效地解决能源危机和环境污染所引发的问题,氢能被认为是最有发展前景的清洁能源之一,使用无机半导体光催化剂吸收太阳光分解水制氢被认为是最引人注目和最环保的方式之一。超薄二维纳米材料是一类新兴的纳米材料,具有横向尺寸大于100nm或高达几微米的片状结构,但是厚度只有单个或几个原子厚。由于电子被限制在二维环境中,超薄二维纳米材料表现出无与伦比的物理、电子和化学性能,因此将超薄二维材料作为光催化材料用于光催化分解水制氢具有广阔的发展前景。在本论文中,我们成功合成了超薄二维HTi2NbO7纳米片,将纳米Pt负载在HTi2NbO7纳米片表面。然后,采用染料敏化的策略,通过添加适量的有机染料作为敏化剂,成功地使HTi2NbO7纳米片在可见光光谱区域具有光响应能力。论文主要研究内容和成果如下:(1)根据离子交换辅助液体剥离的方法成功合成超薄二维HTi2NbO7纳米片,HTi2NbO7纳米片的厚度只有1.65nm,厚度接近单个分子的厚度。通过光沉积的方法将纳米Pt负载在HTi2NbO7纳米片表面,通过该方法负载的纳米Pt粒子粒径小于5nm,并高度分散于HTi2NbO7纳米片的表面,这极大地减小了光生电子和空穴复合的几率,HTi2NbO7纳米片光催化分解水制氢的活性相应地提高了 30倍。(2)采用染料敏化策略,使有机染料/HTi2NbO7纳米片复合光催化材料具有可见光响应能力,有机染料/HTi2NbO7纳米片复合光催化材料的光催化分解水制氢性能得到了巨大的提升。最后,讨论了两种不同染料共敏化作用提高机染料/HTi2NbO7纳米片复合光催化材料光催化产氢性能的机理。
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